荫蔽对大豆茎秆碳水化合物的影响及其与茎秆强度的关系

摘要

倒伏是制约间套作大豆优质高产的重要因素，其发生程度与荫蔽环境下大豆茎秆强度密切相关。本研究从提高茎秆强度方面，探究荫蔽环境对碳水化合物积累的影响及不同基因型间差异，对揭示大豆耐荫抗倒机理具有重要作用。本试验选用强耐荫品种南豆12和弱耐荫品种南032-4及其重组自交系共27个大豆材料，研究大豆茎秆碳水化合物积累分配与茎秆强度的关系，筛选出适用套作种植的茎秆强度大的材料;并从重组自交系筛选出茎秆强度具有显著差异的4个材料，通过玉米大豆套作和大豆净作2种模式及荫蔽胁迫和荫蔽信号（低的红光与远红光比例）处理下，研究大豆茎秆形态特征、碳水化合物积累，从茎秆结构性碳水化合物积累代谢角度，分析不同大豆材料茎秆强度差异形成的原因，阐明了荫蔽环境下大豆碳水化合物积累分配与茎秆强度之间的关系。主要结果如下:
　　1.套作种植和荫蔽胁迫环境使大豆的植株主茎长、节间长度、节间长粗比显著升高，降低了茎粗、茎秆单位长度生物量的积累，导致茎秆抗折力显著降低;而大豆植株形态受荫蔽信号的影响相对较小。不同的大豆材料植株形态及茎秆强度受荫蔽胁迫和荫蔽信号影响程度不同。茎秆强度大的材料B23和B24对荫蔽信号不敏感，且在荫蔽环境下各形态指标均变化幅度较小，能保持较强的茎秆强度及较好的茎秆抗倒形态。
　　2.对于碳水化合物合成研究表明，随着大豆生育时期的推进，大豆茎秆中纤维素、木质素及淀粉的含量升高;蔗糖和可溶性糖的含量降低。不同基因型大豆成熟期茎秆中结构性碳水化合物含量变异系数较小。与净作相比，套作大豆苗期茎秆木质素、纤维素、可溶性糖和蔗糖含量均有不同程度的降低;与正常光相比，荫蔽胁迫下大豆茎秆碳水化合物含量降低，但茎秆强度大的材料降低幅度较低，茎秆组织较密实，具有良好的茎秆强度;荫蔽信号下大豆茎秆中非结构性碳水化合物含量显著降低，而木质素和纤维素含量变化不大，因此在荫蔽信号下大豆茎秆抗折力保持更高的水平，具有较强的茎秆强度。
　　3.相关性分析表明，茎秆抗折力与其纤维素和木质素含量呈极显著正相关(r=0.749，r=0.897，P＜0.01)，说明茎秆强度主要由木质素和纤维素含量决定，而茎秆中木质素含量相对于纤维素对茎秆强度的影响更大。
　　4.与净作和正常光相比，大豆茎秆结构性碳水化合物中木糖在套作和荫蔽胁迫下均显著降低，木质素合成底物减少，导致木质素含量降低，茎秆填充物较少，最终导致大豆苗期茎秆强度降低.。而荫蔽环境下，茎秆强度较大的材料B23蔗糖含量降低，而纤维素含量变化最小，说明茎秆抗折力大的材料B23能更有效提高蔗糖利用效率，蔗糖更有效的分解成纤维素合成底物，减少了蔗糖无效分解，从而用合成相对多的纤维素，使茎秆组织更密实，茎秆强度保持较高水平。
　　5.套作下大豆有效荚数、单株粒数和单株粒重显著降低;无效荚数、百粒重变化不显著。套作荫蔽下不同大豆材料产量构成变化不同。茎秆强度大的材料B23有效荚数、单株粒数、单株粒重变化幅度最小，产量最高。种植模式与大豆基因型的交互作用对大豆产量影响显著。

目录

声明

摘要

英文缩略符号及中文对照表

第一章前言

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究进展

1．2．1间套作遮荫对大豆生长发育的影响

1．2．2间套作荫蔽对作物非结构性碳水化合物代谢的影响

1．2．3间套作荫蔽对作物结构性碳水化合物代谢的影响

1．3本研究的切入点及拟解决的关键问题

第二章不同基因型大豆茎秆碳水化合物与茎秆强度的关系

2．1材料与方法

2．1．1试验供试材料

2．1．2试验设计

2．1．3测定项目与方法

2．2结果与分析

2．2．1大豆茎秆性状变异分析

2．2．2大豆茎基部节间形态与茎秆强度关系

2．2．3大豆茎基部碳水化合物含量与茎秆强度的关系

2．2．4大豆产量与茎秆强度的关系

2．3讨论

第三章荫蔽环境对不同基因型大豆茎秆中碳水化合物分配及茎秆强度的影响

3．1材料与方法

3．1．1供试材料

3．1．2试验设计

3．1．3测定项目与方法

3．2结果与分析

3．2．1不同荫蔽环境下大豆茎秆抗折力差异

3．2．2不同荫蔽环境下大豆抗倒伏指数差异

3．2．3不同荫蔽环境下大豆苗期茎秆形态差异

3．2．4不同荫蔽环境下大豆苗期生物量差异

3．2．5不同荫蔽环境下大豆茎秆非结构性碳水化合物含量差异

3．2．6不同荫蔽环境下大豆茎秆结构性碳水化合物含量差异

3．2．7不同荫蔽环境下大豆茎秆结构性碳水化合物中单糖差异

3．3讨论

3．3．1不同光环境对大豆茎秆形态、生物量与茎秆强度影响

3．3．2不同荫蔽环境下大豆茎秆碳水化合物含量与茎秆强度的关系

第四章套作对大豆茎秆中碳水化合物分配的影响

4．1材料与方法

4．1．1试验供试材料

4．1．2试验设计

4．1．3测定项目与方法

4．2结果与分析

4．2．1套作对大豆苗期茎秆强度的影响

4．2．2套作对大豆苗期茎秆形态的影响

4．2．3套作对大豆苗期生物量积累的影响

4．2．4套作对大豆茎秆非结构性碳水化合物含量的影响

4．2．5套作对大豆茎秆结构性碳水化合物含量的影响

4．2．6套作对大豆茎秆结构性碳水化合物中单糖含量的影响

4．2．7套作对大豆产量的影响

4．3讨论

4．3．1套作对大豆茎秆形态与茎秆强度的影响

4．3．2套作大豆茎秆碳水化合物含量与茎秆强度的关系

4．3．3套作大豆产量与茎秆强度的关系

第五章结论与研究展望

5．1结论

5．2研究展望

参考文献

致谢

作者简历